초록 ▼

최종목표
o 하이브리드 굴삭기 고출력 발전용 및 회생용 영구자석 동기 전동기
- 20kW급 이상 엔진보조용 영구자석 동기전동기 개발 및 신뢰성 확보
· 엔진보조용 전동기 : 최대출력밀도 ≥ 1.2kW/kg, 최대효율 95% 이상
- Boom용 영구자석 동기전동기 개발 및 신뢰성 확보
· Boom용 전동기 : 최대출력밀도 ≥ 1.1kW/kg, 최대효율 95% 이상
- 희토류 자석 사용량이 저감된 선회용 50kW급 PMASR전동기 개발 및 신뢰성 확보
· 선회용 전동기 : 최대출력밀도 ≥ 1.0kW

최종목표
o 하이브리드 굴삭기 고출력 발전용 및 회생용 영구자석 동기 전동기
- 20kW급 이상 엔진보조용 영구자석 동기전동기 개발 및 신뢰성 확보
· 엔진보조용 전동기 : 최대출력밀도 ≥ 1.2kW/kg, 최대효율 95% 이상
- Boom용 영구자석 동기전동기 개발 및 신뢰성 확보
· Boom용 전동기 : 최대출력밀도 ≥ 1.1kW/kg, 최대효율 95% 이상
- 희토류 자석 사용량이 저감된 선회용 50kW급 PMASR전동기 개발 및 신뢰성 확보
· 선회용 전동기 : 최대출력밀도 ≥ 1.0kW/kg, 최대효율 93% 이상
o 고출력 에너지저장장치 개발
- 출력밀도 ≥ 2.0kW/L, 에너지밀도 ≥ 5.0Wh/L, 수명 ≥ 15년

개발내용 및 결과
o 고출력 발전용 및 회생용 영구자석 동기전동기 최적설계 및 신뢰성확보
- 1,2차 시제품 설계/제작 및 평가완료
· 엔진보조용 전동기 : 최대출력밀도 1.250kW/kg, 최대효율 95.51%
· Boom용 전동기 : 최대출력밀도 1.196kW/kg, 최대효율 95.41%
· 선회용 전동기 : 최대출력밀도 1.066kW/kg, 최대효율 93.59%
o 고출력 에너지저장장치 개발
- 울트라커패시터 모듈 적용을 위한 원통형 셀 신뢰성 확보
- 1,2차 시제품 제작 및 평가 완료
· 1차: 출력밀도 2.0 kW/L, 에너지밀도 4.5~5.0 Wh/L
· 2차: 출력밀도 2.13 kW/L, 에너지밀도 5.31 Wh/L
- 울트라커패시터 모듈 해석 및 냉각방법 툴 확보
- 최적 관리/진단전략 수립

기술개발 배경
o 건설기계산업은 저배기가스 및 고효율의 하이브리드 굴삭기 개발 경쟁 가속화되고, 이에 디젤 엔진과 전기모터를 이용하여 운행 중 발생하는 회생 전기에너지를 축전지에 축적시킴으로서 연료소모와 CO2 배출을 획기적으로 절감시키는 제품개발 추진하였다.
o 국내보다 앞서 일본에서는 이미 하이브리드 굴삭기에 대한 양산을 시작하였고, 관련된 핵심부품들 또한 개발 및 양산 중에 있다. 특히 일본 경쟁사의 울트라커패시터는 굴삭기 뿐 아니라 승용차에도 적용이 될 정도로 국내와의 격차가 많이 벌어져 있다. 이에 국내에서도 이에 대한 기술 및 제품개발 필요성이 높아지고 있다.

핵심개발 기술의 의의
o 하이브리드 굴삭기에 적합한 고출력 핵심 구동원의 신뢰성 및 환경성, 가격을 고려한 형상 및 치수 최적설계, 제조기술개발 통하여 고출력, 고효율 전동기를 개발하였으며, 또한 신뢰성 및 환경시험, 요구 수명을 만족하였다. 울트라 커패시터 개발은 1단계에서는 이전모델의 업그레이드를 진행했으며, 2단계에서는 출력을 향상시키기 위해 원통형 셀을 신규 개발했다. 이는 약 3년간의 기초연구 및 2년간의 양산화 개발을 통해 이루어졌으며 이에 대한 검증을 해외공동연구를 통해 진행하였다. 마지막 년차인 `14년도에는 해외에 하이브리드 굴삭기용 제품을 역수출함으로써 기술격차를 완전히 극복하였다.

적용 분야
o 하이브리드 굴삭기 외 건설기계, 하이브리드 버스 및 트럭

(출처 : 기술개발사업 최종보고서 초록)

목차 Contents

• 표지 ... 1제출문 ... 2기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3기술개발사업 주요 연구성과 ... 9목차 ... 14제 1 장 서 론 ... 15 제 1 절 과제의 개요 ... 15 1. 기술의 개요 ... 15 2. 제품의 개요 ... 16제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과 ... 22 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 22 1. 최종목표 ... 22 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ... 26 1. 2단계 개발목표 및 평가방법 ... 26 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 31 1. 1차년도 ... 31 2. 2차년도 ... 36 3. 3차년도 ... 38 제 4 절 수행 결과의 보안등급 ... 40 제 5 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리현황 ... 41제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 42 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 42 1. 연구개발 추진 일정 ... 42 2. 연구개발 추진 실적 ... 47 3. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 ... 51 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 52 1. 기술개발 추진 방법 ․ 전략 ... 52 2. 기술개발 추진 체계 ... 54 3. 기술개발팀 편성도 ... 58 4. 참여기관별 기술개발 상세 내역 ... 59 제 3 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 148 제 4 절 고용 창출 효과 ... 149 제 5 절 자체보안관리진단표 ... 150부록 ... 151끝페이지 ... 158